Конспект лекций по теме "Коммутируемая топология"

Час 5-6  Коммутируемая топология

Коммутатор (switch) является многопортовым устройством канального уровня (второй уровень справочной модели OSI). Коммутатор «изучает» МАСадреса и накапливает данные о них во внутренней таблице. Между автором кадра и предполагаемым получателем коммутатор создает временное соединение, по которому и передается кадр. В стандартной локальной сети, реализующей коммутируемую топологию, все соединения устанавливаются через коммутирующий концентратор (switching hub), что и проиллюстрировано на рисунке 8.

Каждому порту, а, следовательно, и подключенному к порту устройству, выделена собственная полоса пропускания. Первоначально принцип действия коммутаторов основывался на передаче кадров в соответствии с МАС-адресами, однако технологический прогресс внес свои коррективы. Современные устройства в состоянии коммутировать ячейки (пакеты кадров, имеющие фиксированную длину и соответствующие второму уровню структуры передачи данных). Кроме того, коммутаторы поддерживают протоколы третьего уровня, а также распознают IP-адреса и физические порты коммутатора-концентратора.

Рис. 7. Звездообразная топология.

Рис. 8. Коммутируемая топология.

Рис. 9. Объединенные в последовательную цепочку концентраторы.

Коммутаторы повышают производительность локальной сети двумя способами. Первый способ заключается в расширении полосы пропускания, доступной сетевым устройствам. Например, коммутатор-концентратор Ethernet с восемью портами обладает таким же количеством отдельных доменов по 10 Мбит/с каждый, обеспечивая суммарную пропускную способность 80 Мбит/с. Второй способ повышения производительности локальной сети сводится к уменьшению количества устройств, которые вынуждены использовать все сегменты полосы пропускания. В каждом выделенном коммутатором домене находятся только два устройства: собственно сетевое устройство и порт коммутатора-концентратора, к которому оно подключено. Вся полоса пропускания 10 Мбит/с принадлежит двум устройствам сегмента.

В сетях, которые не поддерживают конкурирующие методы доступа к среде передачи, например, в Token Ring или FDDI, область циркуляции маркера будет ограничена меньшим количеством сетевых устройств. Открытым вопросом остается изоляция трафика в больших сетях. Приемлемая производительность поддерживается исключительно сегментацией конфликтных, но не передающих доменов. Чрезмерно насыщенный трафик в значительной степени снижает производительность локальной сети.

7. Выбор подходящей топологии

Четыре рассмотренные топологии можно считать элементарными блоками для построения локальных сетей. Их можно комбинировать всевозможными способами и расширять. При выборе топологии следует учитывать в первую очередь требования к производительности сети конкретных приложений клиентов. Вполне вероятно, что идеальным вариантом окажется комбинация основных топологий, или так называемые сложные топологии.

Сложные топологии являются расширениями и/или комбинациями основных физических топологий. Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в небольших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее оказывается создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий.

При выборе топологии локальной сети учитывается множество других критериев, как технических, так и финансовых. Общая топология должна быть определена с точки зрения требований пользователя к производительности. При выборе и/или доработке топологии следует учитывать максимальное количество критериев.

Стоимость

Придумать топологию сети с абсолютно фантастической стоимостью не составит никакого труда. Но даже очень богатые компании выделяют на развертывание сети фиксированную сумму. Реализуемая топология должна иметь оптимальное соотношение стоимость/соответствие требованиям пользователей.

Использование устаревшего оборудования

Множество причин могут помешать воплотить идеальную во всех отношениях топологию. Физическая проводка и расположение рабочих станций в здании вполне могут оказаться причинами отказа от развертывания планируемой топологии. Замена проводки в значительной степени увеличит стоимость проекта. Аналогично если компания имеет значительные вложения в устаревшие технологии, вряд ли удастся развернуть «идеальную сеть» и топологию. И наконец, недостаточное финансирование также сведет на нет все старания проектировщиков сети. Все перечисленные причины вносят свою лепту в постепенный отказ от идеальной топологии. Именно поэтому они должны быть тщательно проанализированы и учтены перед приобретением необходимого оборудования.

Виды на будущее

Было бы глупо разрабатывать сеть, не учитывая при этом обстоятельства, которые могут возникнуть в обозримом будущем. Новинки сетевых и компьютерных технологий, изменение трафика и/или расположения сетевых устройств и миллионы других факторов могут в значительной степени изменить представления пользователей о должной производительности сети. Сеть и ее топология должны быть достаточно гибкими для реагирования на будущие изменения.

Выводы

Топология локальной сети является одним из самых критичных факторов, влияющих на производительность. В случае необходимости четыре основные топологии (коммутируемую, звездообразную, кольцевую и шинную) можно комбинировать произвольным образом. Возможные комбинации неограничены рассмотренными в этой лекции. Большинство современных технологий локальных сетей не только приветствуют, но даже обязывают использовать творческий подход. Очень важно разбираться в преимуществах и недостатках топологий, влияющих на производительность сети. Кроме того, следует учитывать и такие казалось бы необъективные факторы, как расположение рабочих станций в здании, пригодность кабеля, а также даже тип и способ проводки.

В конечном счете основным критерием выбора удачной топологии являются требования пользователей к производительности. Такие факторы, как стоимость, предполагаемая модернизация и ограничения существующих технологий, играют второстепенную роль. Сложнее всего будет перевести устные пожелания пользователей в мегабиты в секунду (Мбит/с) и другие характеристики производительности сети.